Știința materialelor și tehnologia materialelor. Tehnologia materialelor structurale

Specialitatea "Știința materialelor și tehnologia materialelor" este una dintre cele mai importante discipline pentru aproape toți studenții care studiază ingineria. Crearea unor noi dezvoltări care ar putea concura pe piața internațională nu poate fi imaginată și implementată fără o cunoaștere aprofundată a acestui subiect.

Studiul sortimentului de materii prime și proprietățile lor se realizează printr-un curs de știință a materialelor. Diferitele proprietăți ale materialelor folosite predetermină gama de aplicații în inginerie. Structura internă a unui metal sau a unui aliaj compozit influențează în mod direct calitatea produsului.

Proprietăți de bază

Materialele științifice și tehnologia materialelor structurale marchează cele mai importante patru caracteristici ale oricărui metal sau aliaj. În primul rând, acestea sunt caracteristici fizice și mecanice care permit prezicerea calităților operaționale și tehnologice ale viitorului produs. Proprietatea mecanică principală aici este forța - afectează direct indestructibilitatea produselor finite sub influența încărcărilor de lucru. Doctrina distrugerii și forței este una dintre cele mai importante componente ale cursului de bază "Știința materialelor și tehnologia materialelor". Această știință reprezintă baza teoretică pentru căutarea aliajelor și componentelor structurale necesare pentru fabricarea pieselor cu caracteristicile de rezistență necesare. Caracteristicile tehnologice și operaționale fac posibilă prezicerea comportamentului produsului finit sub sarcini de lucru și extreme, pentru a calcula limitele de rezistență și pentru a estima longevitatea întregului mecanism.

Materiale de bază

În ultimele secole, materialul principal pentru crearea de mașini și mecanisme este metalul. Prin urmare, disciplina "Știința materialelor" acordă o mare atenție științei metalelor - știința metalelor și aliajelor lor. Oamenii de știință sovietici au adus o mare contribuție la dezvoltarea sa: Anosov PP, Kurnakov NS, Chernov DK și alții.

Obiectivele științei materialelor

Bazele științei materialelor sunt obligatorii pentru studiul viitorilor ingineri. La urma urmei, scopul principal de a încorpora această disciplină în cursul de formare este de a învăța pe elevi de specialități tehnice să facă alegerea corectă a materialelor pentru produsele proiectate pentru a prelungi perioada de funcționare a acestora.

Realizarea acestui obiectiv va ajuta viitorii ingineri să rezolve următoarele probleme:

• Este corect să se evalueze proprietățile tehnice ale unui material, analizând condițiile pentru fabricarea produsului și perioada de funcționare a acestuia.
• Au idei științifice bine formate despre posibilitățile reale de îmbunătățire a proprietăților unui metal sau aliaj prin schimbarea structurii sale.
• Fiți conștienți de toate căile de întărire a materialelor care pot asigura durabilitatea și performanța instrumentelor și produselor.
• Au cunoștințe moderne despre grupele principale de materiale folosite, proprietățile acestor grupuri și domeniul de aplicare.

Cunoștințe necesare

Cursul "Știința și tehnologia materialelor materialelor structurale" este destinat acelor studenți care înțeleg deja și pot explica importanța unor astfel de caracteristici ca stresul, sarcina, deformarea plastică și elastică, starea agregată a materiei, structura atomică-cristal a metalelor, tipurile de legături chimice, metale. În procesul de învățare, studenții sunt supuși unei pregătiri de bază, care este utilă pentru a cuceri disciplinele de profil. Cele mai vechi cursuri iau în considerare diferite procese și tehnologii de producție, în care știința materialelor și tehnologia materialelor joacă un rol semnificativ.

Cu cine să lucrați?

Cunoașterea caracteristicilor de proiectare și a caracteristicilor tehnice ale metalelor și aliajelor va fi utilă pentru un tehnician, inginer sau proiectant care lucrează în domeniul operării mașinilor și mecanismelor moderne. Specialiști în domeniul tehnologiei noilor materiale își pot găsi locul de muncă în domeniul construcțiilor de mașini, auto, aviație, energie și spațiu. Recent, a existat o lipsă de specialiști cu diplomă în "știința materialelor și tehnologia materialelor" în industria de apărare și în dezvoltarea echipamentelor de comunicații.

Dezvoltarea științei materialelor

Ca disciplină separată, știința materialelor este un exemplu de știință tipică aplicată, care explică compoziția, structura și proprietățile diferitelor metale și aliajele lor în condiții diferite.

Abilitatea de a extrage metal și de a produce diferite aliaje pe care le-a dobândit chiar și în timpul descompunerii sistemului comunitar primitiv. Dar, ca o știință separată, știința materialelor și tehnologia materialelor au început să fie studiate acum 200 de ani. Începutul secolului al XVIII-lea este perioada descoperirilor cercetătorului francez-enciclopedist Réaumur, care a încercat mai întâi să studieze structura internă a metalelor. Studii similare au fost realizate de producătorul englez Grignon, care în 1775 a scris un scurt raport despre structura coloană pe care a descoperit-o, care se formează atunci când fierul se solidifică.

În Imperiul Rus, primele lucrări științifice în domeniul metalurgiei aparțineau MV Lomonosov, care în conducerea sa a încercat să explice pe scurt natura diferitelor procese metalurgice.

O mare salt înainte de știința metalului făcută la începutul secolului al XIX-lea, când s-au dezvoltat noi metode de cercetare a diferitelor materiale. În 1831, lucrările lui PP Anosov au arătat posibilitatea investigării metalelor sub microscop. După aceea, mai mulți oameni de știință dintr-un număr de țări au demonstrat științific transformările structurale ale metalelor cu răcirea lor continuă.

Un secol mai târziu, epoca microscopelor optice a încetat să mai existe. Tehnologia materialelor structurale nu a putut face noi descoperiri, folosind metode învechite. Optica a fost înlocuită cu echipamente electronice. Știința metalului a început să recurgă la metode electronice de observare, în special la difracția neutronilor și la difracția electronilor. Cu ajutorul acestor tehnologii noi este posibil să crească secțiunile de metale și aliaje de până la 1000 de ori, ceea ce înseamnă că există mult mai multe motive pentru concluzii științifice.

Informații teoretice privind structura materialelor

În procesul de studiere a disciplinei, elevii primesc cunoștințe teoretice despre structura internă a metalelor și aliajelor. La sfârșitul cursului elevii trebuie să obțină următoarele abilități și obiceiuri:

• Pe structura cristalină internă a metalelor ;
• Despre anizotropie și izotropie. Ce determină aceste proprietăți și modul în care pot fi influențate;
• Pe diferite defecte în structura metalelor și a aliajelor;
• Cu privire la metodele de studiere a structurii interne a materialului.

Cursuri practice în disciplina științei materialelor

Departamentul de Științe ale Materialelor este disponibil în fiecare colegiu tehnic. Pe parcursul cursului studentul studiază următoarele metode și tehnologii:

• Fundamentele metalurgiei sunt istoria și metodele moderne de obținere a aliajelor de metale. Producția de oțel și fontă în cuptoare moderne. Turnarea oțelului și a fontei, metode de îmbunătățire a calității produselor din producția metalurgică. Clasificarea și marcarea oțelului, caracteristicile sale tehnice și fizice. Topirea metalelor neferoase și a aliajelor lor, producerea de aluminiu, cupru, titan și alte metale neferoase. Aplicată cu acest echipament.

• Fundamentele științei materialelor includ studiul turnătoriei , starea sa actuală , schemele tehnologice generale de obținere a pieselor turnate.
• Teoria deformării plastice, care este diferența dintre deformarea la rece și cea caldă, ceea ce este întărirea la rece, esența ștanțării la cald, metodele de ștanțare la rece, domeniul de aplicare al materialelor de ștanțare.
• Forjare: esența acestui proces și operațiunile de bază. Ce este producția de laminor și unde se aplică, ce echipament este necesar pentru rulare și desen. Cum se obține produsele finite pentru aceste tehnologii și unde se utilizează.
• Producția de sudură, caracteristicile sale generale și perspectivele de dezvoltare, clasificarea metodelor de sudare pentru diverse materiale. Procese fizico-chimice ale cusăturilor de sudură.
• Materiale compozite. Materiale plastice. Metode de obținere, caracteristici generale. Metode de lucru cu materiale compozite. Perspective de aplicare.

Dezvoltarea modernă a științei materialelor

Recent, știința materialelor a primit un impuls puternic pentru dezvoltare. Nevoia de materiale noi, pe care oamenii de știință le-au făcut să se gândească la obținerea metalelor pure și ultrapure, lucrează în prezent pentru a crea diferite materii prime în funcție de caracteristicile calculate inițial. Tehnologia modernă a materialelor structurale sugerează utilizarea unor substanțe noi în locul metalelor standard. Se acordă mai multă atenție utilizării materialelor plastice, ceramicii, materialelor compozite, care au parametri de rezistență compatibili cu produsele metalice, dar care nu au dezavantajele lor.